Олег Атьков родился 9 мая 1949 года в селе Хворостянка, Самарская область. После школы в 1973 году окончил Первый Московский медицинский институт имени Сеченова, а затем ординатуру и аспирантуру Научно-исследовательского института кардиологии Всероссийского кардиологического научного центра Академии медицинских наук России.
Далее, с 1973 по 1977 год Олег Юрьевич работал в Институте клинической кардиологии имени Мясникова, затем во Всероссийском кардиологическом центре Академии медицинских наук России. В этот период занимался изучением сердечно сосудистой системы космонавтов, выполняющих длительные полеты.
В 1977 году Атьков зачислен в отряд космонавтов. Вскоре, кандидат прошел полный курс общекосмической подготовки и подготовки к полетам на кораблях типа «Союз Т» и орбитальных станциях «Салют».
Первый космический полет Олег Атьков совершил с 8 февраля по 2 октября 1984 года. Стартовал вместе с Леонидом Денисовичем Кизимом и Владимиром Алексеевичем Соловьевым в качестве космонавта исследователя космического корабля «Союз Т-10». В течение 237 дней работал на борту орбитальной станции «Салют-7». В ходе полета Атьков проводил медицинское обследование космонавтов, в результате чего получена новая научная информация, необходимая для разработки оптимальных режимов труда и отдыха экипажей на долговременных пилотируемых станциях.
Во время пребывания в космосе основной экипаж принял две экспедиции посещения: советско-индийскую в составе Юрия Васильевича Малышева, Геннадия Михайловича Стрекалова и индийского космонавта-исследователя Ракеша Шармы и экспедицию корабля «Союз Т-12» в составе Владимира Александровича Джанибекова, Светланы Евгеньевны Савицкой и Игоря Петровича Волка. Возвратился на Землю вместе с Кизимом и Соловьевым на борту КК «Союз Т-11». Продолжительность полета составила: 236 дней 22 часа 49 минут.
Указом Президиума Верховного Совета Союза Советских Социалистических Республик от 2 октября 1984 года Олегу Юрьевичу Атькову присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
После возвращения из космоса Атьков продолжил работу в Институте клинической кардиологии. В 1984 году стал главным заведующим лабораторией функциональных методов исследования. Через два года защитил докторскую диссертацию. С 1987 года руководит отделом новых методов диагностики и исследований.
С 1987 года руководил отделом новых методов диагностики и исследований. С 1989 года сотрудничал с Международным космическим университетом в Страсбурге в качестве содиректора департамента «Space Life Science», в течении года вел исследовательскую работу в ISU.
С 1991 года Атьков являлся президентом Российской ассоциации специалистов ультразвуковой диагностики в медицине, а с 2000 года стал президентом Российской ассоциации телемедицины и экспертом-консультантом Европейской комиссии в области телемедицины.
В 2003 году возглавил департамент здравоохранения Министерства путей сообщения Российской Федерации. В середине августа 2005 года Советом директоров ОАО «Российские железные дороги» назначен вице-президентом компании. С 16 сентября 2005 года стал вице президентом по здравоохранению и социальным вопросам.
На май 2019 года Олег Юрьевич Атьков является председателем Комитета по присуждению Международной премии Фонда Андрея Первозванного «Вера и Верность».
Герой Советского Союза (2 октября 1984)
Орден Ленина (2 октября 1984)
Медаль «За заслуги в освоении космоса» (12 апреля 2011 года) - за большие заслуги в области исследования, освоения и использования космического пространства, многолетнюю добросовестную работу, активную общественную деятельность
Орден Кирти Чакра (1984, Индия)
Заслуженный деятель науки Российской Федерации (2007)
Государственная премия СССР (1989) - за разработку методов эхокардиографической диагностики и контроля состояния сердечно-сосудистой системы и внедрения их в практику здравоохранения
Премия Правительства Российской Федерации (2012)
Премия Ленинского комсомола (1978) - за внедрение ультразвуковых методов диагностики основных заболеваний сердца
Золотая медаль имени К. Э. Циолковского Академии наук СССР (1987)
Диплом Международного общества и Федерации кардиологии и организационного комитета IX Всемирного конгресса кардиологов
Международная премия Андрея Первозванного «За Веру и Верность» - за «особый вклад в укрепление государственности и приумножение национальной славы России» (2003)
Почетный гражданин городов Варна (Болгария), Гагарин (Россия), Джезказган (Казахстан), Ленинск (Россия) и села Хворостянка
Почетный доктор берлинского Университета имени Гумбольдта (1985).
О.Ю. Атьков, В. С. Бедненко. Гипокинезия, невесомость: клинические и физиологические аспекты. М., Наука, 1989, 304 стр.
O.Atkov, V.Bednenko Hypokinesia and weihtlessness: clinical and physiologic aspects. Internat. Univers. Press, USA, 1992, 500 p.
О.Ю. Атьков, Т. В. Балахонова, А. Р. Зубарев и др. Ультразвук и сосуды: диагностическая практика. Москва, 1999 (электронная версия).
Атьков О.Ю., Цфасман А. З. История железнодорожной медицины. - М., 2004. - 416 с.
Космическая погода: её влияние на человека и биологические объекты. Под ред. Атькова О.Ю., Гурфинкеля Ю. И. - М., 2006, 136 с.
Атьков О.Ю., Балахонова Т. В., Горохова С. Г. Ультразвуковое исследование сердца и сосудов (учебное пособие). - Москва, Эксмо, 2009. - 400 с.
Атьков О.Ю. Эффективная инструментальная диагностика: земное и внеземное: Актовая речь в Российском государственном медицинском университете им. Н. И. Пирогова. - М.:ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 40 с.
Gorokhova S.G., Sboev A.G., Kukin K.A., Rybka R.B., Muraseeva E.V., Atkov O.Yu. The Application of Artificial Neural Networks in the Diagnosis of Coronary Heart Disease // В книге: Network Topologies: Types, Performance Impact and Advantages
Отец - Атьков Юрий Иванович, род.01.05.1926, полковник внешней разведки в отставке.
Мать - Атькова (Плахута) Дина Ростиславовна, род.12.05.1927, преподаватель русского языка и литературы.
Жена - Атькова (Алексеева) Евгения Львовна, род.23.08.1950, с.н.с. Всероссийского научно-исследовательского института глазных болезней (ВНИИГБ) АМН РФ.
Дочь - Атькова Екатерина Олеговна, род. 13.04.1972, врач дермато-венеролог.